KR20130023136A - Underwater drilling arrangement and method for making a bore - Google Patents

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토마스 프로프. 바우어
스테판 미쉘 핀켄젤러
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Abstract

PURPOSE: An underwater work device and a method for anchoring the same are provided to form a borehole in the bed of a water body by equipping at least one linear guide for moving a part of a drill drive in the axial direction. CONSTITUTION: An underwater work device(10) comprises a service platform(20) which is positioned in the bed of a water body of lake, sea, and river and a drilling unit(50) which is guided by the service platform. The service platform comprises a guide tube(22) and a linear guide. The drilling unit comprises a drill drive(52) and a drill rod(70). The drill drive is installed in the service platform and moves in the axial direction by being partially guided by the linear guide. The drill rod comprises a drill head(78) and is rotatably operated by the drill drive.

Description

수중 드릴링 장치 및 시추공의 형성방법{Underwater drilling arrangement and method for making a bore}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an underwater drilling arrangement and a method for making a borehole,

본 발명은 청구항 1의 전문에 따른 해저면(bed of a water body)에 시추공을 형성하는 수중 드릴링 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 10에 따라 해저면(bed of a water body)에 시추공을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an underwater drilling apparatus for forming a borehole in a bed of a water body according to the specification of claim 1. The invention also relates to a method of forming a borehole in a bed of a water body according to claim 10.

수중 드릴링 장치는 호수, 바다 또는 강 바닥면과 같은, 해저면(bed of a water body)에 위치하도록 하강할 수 있는 작업 플랫폼(service platform), 작업 플랫폼에 축 방향으로 이동가능하게 탑재된 드릴 드라이브(drill drive) 및 드릴 드라이브에 의해 회전하도록 구동되며 드릴 헤드(drill head)를 가지는 드릴 로드(drill rod)를 포함한다. The underwater drilling apparatus includes a service platform, such as a lake, sea or river floor, which can be lowered to be located in a bed of a water body, a drill drive a drill drive driven to rotate by the drill drive and a drill rod having a drill head.

수중 드릴링 장치 및 드릴링 방법은 예를 들면 해양 풍력 발전소, 조력 발전소의 흐름 터빈(flow turbine) 또는 바다의 석유 및 가스 전달 시설을 고정하기 위해 특히 호수, 바닥 또는 강의 바닥면에 기초부(foundation) 또는 기초말뚝(foundation pile)을 형성하는 역할을 한다. Underwater drilling equipment and drilling methods can be used, for example, for the installation of offshore wind power plants, flow turbines for tidal power plants, or for the installation of oil and gas transmission facilities in the sea, It forms the foundation pile.

수중 드릴링 장치가 EP 2 322 724 A1에 공지되어 있다. 이 드릴링 장치에서, 드릴 드라이브가 호수, 바다 또는 강 바닥면에 삽입되는 관형 기초 요소의 상부 칼라에 위치하며, 굴착 과정 후 상기 기초 요소는 호수, 바다 또는 강 바닥면에 남아 있는다. 호수, 바다 또는 강 바닥면에 삽입되는 기초 요소는 호수, 바다 또는 강 바닥면 위에서 작업 플랫폼에 배열되는 슬리브-형태 선형 가이드를 따라 가이드된다. An underwater drilling apparatus is known from EP 2 322 724 A1. In this drilling apparatus, the drill drive is located in the upper collar of the tubular foundation element which is inserted into the lake, sea or river bottom surface, and after the drilling process, the foundation element remains on the lake, sea or river bottom surface. The base element inserted into the bottom of the lake, sea or river is guided along a sleeve-shaped linear guide arranged on the work platform on the bottom of the lake, sea or river.

GB 2 448 358 A에 다른 수중 드릴링 장치를 기술하고 있다. 드릴링 장치는 복수의 중공 서포팅 피트(hollow supporting feet)를 가지는 작업 플랫폼을 포함하며, 서포팅 피트를 통해 고정 말뚝이 호수, 바다 또는 강 바닥면에서 작업 플랫폼을 고정하기 위해 지면으로 삽입될 수 있다. GB 2 448 358 A describes different underwater drilling devices. The drilling apparatus includes a work platform having a plurality of hollow supporting feet through which the staking peg can be inserted into the ground to fix the work platform in a lake, sea or river bottom surface.

튜브형(tubed) 깊은 시추공을 형성하는 장치 및 방법이 DE 43 08 856 C1에 기술되어 있다. 장치는 전진 이송력(advance feed force)을 동시에 발휘하는 튜브 회전 장치에 의해 회전 구동되는 드릴 튜브를 포함하며, 드릴 코어 물질(drill core material)을 굴착하기 위해, 케이블에 매달린 드릴 튜브에 인출식으로(in and out of) 이동할 수 있는 인-튜브 드릴링 유닛(in-tube drilling unit)이 이용된다. 인-튜브 드릴링 유닛(in-tube drilling unit)은 드릴 튜브에 고정될 수 있고 드릴 튜브를 통해 회전하는 드릴링 움직임에 동반되고 그로 인하여 구동될 수 있다. An apparatus and a method for forming a tubed deep borehole are described in DE 43 08 856 C1. The apparatus includes a drill tube rotatably driven by a tube rotating device that exerts an advance feed force, and is configured to draw a drill tube suspended from a cable to excavate a drill core material in and out of a mobile in-tube drilling unit is used. An in-tube drilling unit can be secured to the drill tube and can be accompanied and driven by a drilling movement that is rotated through the drill tube.

드릴 튜브에 고정될 수 있는 로터리 드라이브를 가지는 튜브형(tubed) 시추공을 형성하는 다른 장치가 DE 27 34 185 C2에 기술되어 있다. Another device for forming a tubed borehole having a rotary drive which can be fixed to a drill tube is described in DE 27 34 185 C2.

본 발명의 목적은 특히 경제적으로 수중 시추공을 형성할 수 있는 해저면(bed of a water body)에 시추공을 형성하는 수중 드릴링 장치 및 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an underwater drilling apparatus and a method for forming a borehole in a bed of a water body, which can form an underwater borehole particularly economically.

본 발명의 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 수중 드릴링 장치 및 청구항 10의 특징을 가지는 호수, 바다 또는 강의 바닥면에 시추공을 형성하는 방법을 통해 성취된다. 본 발명의 바람직한 구체예가 각 종속항에 나타난다. The object of the present invention is achieved by an underwater drilling apparatus having the features of claim 1 and a method of forming a borehole on the bottom surface of a lake, sea or river having the features of claim 10. Preferred embodiments of the invention appear in each dependent claim.

본 발명에 따른 수중 드릴링 장치는 작업 플랫폼이 가이드 튜브를 포함하고, 가이드 튜브의 튜브 안쪽에 적어도 하나의 선형 가이드가 설치되며, 선형 가이드를 따라 드릴 드라이브의 적어도 일부가 축 방향으로 이동할 수 있도록 가이드되며 가이드 튜브가 조정되어 작업 플랫폼의 마운트에 고정될 수 있도록 작업 플랫폼에 고정되는 것을 특징으로 한다. The underwater drilling apparatus according to the present invention is characterized in that the work platform includes a guide tube, at least one linear guide is installed inside the tube of the guide tube, at least a part of the drill drive along the linear guide is guided so as to move in the axial direction And the guide tube is fixed to the work platform so that it can be adjusted and fixed to the mount of the work platform.

특히 본 발명에 따른 수중 드릴링 장치로 실시할 수 있는 본 발명에 따른 방법은 다음의 단계를 포함한다: 가이드 튜브를 가지는 작업 플랫폼이 하강하여 해저면(bed of a water body)에 위치결정한다. 드릴 헤드를 가지는 드릴 로드가 가이드 튜브 안에 배치되고 축 방향으로 가이드되며, 드릴 드라이브에 의해 드릴 로드가 회전 구동된다. 시추공를 형성한 후, 작업 플랫폼을 해저면(bed of a water body)에서 제거하고 가이드 튜브와 함께 상승한다.In particular, the method according to the invention, which can be carried out with an underwater drilling apparatus according to the invention, comprises the following steps: a work platform with a guide tube descends to position in a bed of a water body. A drill rod having a drill head is disposed in the guide tube and guided in the axial direction, and the drill rod is rotationally driven by the drill drive. After forming the borehole, the work platform is removed from the bed of a water body and ascended with the guide tube.

드릴 드라이브가 작업 플랫폼의 관형 가이드 구조부, 즉 가이드 튜브의 내면을 따라 가이드되는 점에서 본 발명의 첫 번째 기본 아이디어를 찾을 수 있다. 그로 인하여 가이드 튜브는 드릴 드라이브가 이동될 수 있도록 가이드 튜브를 따라 드릴 드라이브가 가이드되게 하는, 유사 중개자의 기능을 가지는 것으로 추측된다. 드릴 드라이브가 가이드 튜브 안에 설치되어 가이드되는 것을 통해, 호수, 바다 또는 강과 같은, 물 흐름 등과 같은 외부 영향으로부터 광범위하게 보호된다. 가이드 튜브를 통해 시추가 진행되는 방향으로 드릴 드라이브가 가이드되어 움직인다. The first basic idea of the invention can be found in that the drill drive is guided along the inner surface of the guide tube, i.e. the guide tube, of the work platform. Whereby the guide tube is presumed to have a function of a pseudo-mediator, such that the drill drive is guided along the guide tube so that the drill drive can be moved. Through which the drill drive is guided and guided in the guide tube, is protected extensively from external influences such as water flow, such as lakes, oceans or rivers. The drill drive is guided in the direction in which the drilling proceeds through the guide tube.

드릴 드라이브를 가이드하기 위해, 가이드 튜브는 가이드 튜브의 축 방향으로 확대되는 가이드 수단(guide means)을 포함하며, 가이드 수단은 선형 가이드로 형성된다. 선형 가이드는 특히 가이드 튜브의 축 방향으로 확대되는 가이드 요홈(guide groove)을 포함하며 드릴 드라이브의 대응하는 가이드 요소(guide element)와 협력할 수 있다. 드릴 드라이브의 가이드 요소, 예를 들면 가이드 슈(guide shoe)가 바람직하게 드릴 드라이브의 하우징의 외부 측면에 제공된다. In order to guide the drill drive, the guide tube comprises guide means extending in the axial direction of the guide tube, the guide means being formed by a linear guide. The linear guide particularly comprises a guide groove extending in the axial direction of the guide tube and can cooperate with a corresponding guide element of the drill drive. A guide element of the drill drive, for example a guide shoe, is preferably provided on the outer side of the housing of the drill drive.

가이드 튜브의 선형 가이드는 가이드 튜브 안에서 드릴 드라이브가 가이드되어 축 방향으로만 이동하는 것을 보장한다. 선형 가이드를 통해 가이드 튜브에 대한 회전에 대항하여 드릴 드라이브의 하우징을 보호할 수 있어서 드릴 드라이브가 회전 작동하는 동안 반응력, 특히 회전력이 가이드 튜브에 의해 흡수되어 그것에서 제거한다. The linear guide of the guide tube ensures that the drill drive is guided within the guide tube and moves only in the axial direction. The housing of the drill drive can be protected against rotation relative to the guide tube through the linear guide, so that the reaction force, in particular the rotational force, is absorbed and removed from the guide tube while the drill drive is rotating.

시추공을 형성하는 동안 가이드 튜브가 이동할 수 있게 특히 상하로 이동하거나 회전할 수 있도록 가이드 튜브가 조정가능하게(adjustably), 특히 축 방향으로 이동가능하게(movably) 및/또는 회전가능하게(rotatably), 작업 플랫폼의 마운트에 탑재되는 점에서 본 발명의 두 번째 핵심 아이디어를 찾을 수 있다. 본 발명에 따르면, 가이드 튜브가 마운트에 고정될 수 있다. 가이드 튜브가 고정되는 경우, 가이드 튜브가 작업 플랫폼의 베이스 바디에 대해 회전 움직임 및/또는 축 방향의 움직임에 대하여 보호된다. The guide tube is adjustably, particularly movably and / or rotatably, axially movable so that the guide tube can move during formation of the borehole, The second key idea of the present invention can be found in that it is mounted on a mount of a work platform. According to the invention, the guide tube can be fixed to the mount. When the guide tube is fixed, the guide tube is protected against rotational movement and / or axial movement relative to the base body of the work platform.

드릴 드라이브가 작동하는 동안 고정된 가이드 튜브는 드릴 드라이브의 받침대(abutment) 또는 서포트(support)로 역할을 한다. 이것은 용이하게 가이드 튜브를 통해 작업 플랫폼의 베이스 바디로 또한 이것을 통해 호수, 바다 또는 강 바닥면으로 반응력을 편향시킨다. 또한, 특히 드릴 드라이브의 작동이 중단되는 동안, 작업 플랫폼의 베이스 바디에서 조정 가능하게 위치하기 때문에, 이어서 가이드 튜브가 시추 방향으로 공급될 수 있다. 용이하게 더 깊이 시추하기 위해 드릴 드라이브의 가이드가 하향으로 확대될 수 있다. 축 방향의 움직임에 대체하여 또는 부가하여, 작업 플랫폼의 베이스 바디에 대해 가이드 튜브가 회전할 수 있다. The fixed guide tube serves as the abutment or support of the drill drive while the drill drive is operating. This readily biases the reaction force through the guide tube to the base body of the work platform and through it to the lake, sea or river bottom. Furthermore, since the drill drive is in an adjustable position, particularly in the base body of the work platform, during the interruption of the operation of the drill drive, the guide tube can then be fed in the drilling direction. The guide of the drill drive can be enlarged downward to facilitate deeper drilling. In addition to or in addition to axial movement, the guide tube can rotate relative to the base body of the work platform.

본 발명에 따르면, 해저면(bed of a water body)의 위 아래 모두에서 드릴 드라이브의 가이드를 촉진하기 위해 가이드 튜브가 적어도 부분적으로 해저면(bed of a water body)에 삽입되는 것이 바람직하다. According to the present invention, it is preferable that the guide tube is inserted at least partially into the bed of a water body to facilitate the guide of the drill drive both above and below the bed of a water body.

시추공이 형성된 후 수중 드릴링 장치의 작업 플랫폼의 일부로서 가이드 튜브가 상승하여 해저면(bed of a water body)으로부터 작업 플랫폼의 베이스 프레임과 함께 제거된다. After the borehole is formed, the guide tube rises as part of the work platform of the underwater drilling device and is removed from the bed of a water body along with the base frame of the work platform.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 드릴 드라이브가 서로에 대하여 축 방향으로 이동할 수 있는 드릴 드라이브 상단부 및 드릴 드라이브 하단부를 포함한다. 드릴 드라이브 상단부 및 드릴 드라이브 하단부 모두 바람직하게 드릴 로드를 위한 피드-쓰로우(feed-through)를 포함한다. 드릴 드라이브 하단부가 공동 축 방향의 움직임을 위해 드릴 드라이브 하단부 및 드릴 로드를 결합시키는 인트레이닝 수단(entraining means)을 장착하는 것이 바람직하다. 드릴 드라이브 상단부 및/또는 드릴 드라이브 하단부가 가이드 튜브에 탑재되어 그들이 고정 및 분리될 수 있다. 드릴 드라이브 하단부는 축 방향의 가이드를 위해 적어도 하나의 선형 가이드와 협력하는 적어도 하나의 바깥쪽을 향하는 가이드 요소(outwardly pointing guide element)를 포함할 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the drill drive includes a drill drive upper end and a drill drive lower end that are axially movable relative to each other. Both the drill drive top and the drill drive bottom preferably include a feed-through for the drill rod. It is preferred that the lower end of the drill drive is equipped with an entraining means for engaging the drill drive lower end and the drill rod for movement in the direction of the coaxial direction. The upper end of the drill drive and / or the lower end of the drill drive may be mounted on a guide tube so that they can be fixed and separated. The lower end of the drill drive includes at least one outwardly pointing guide element cooperating with at least one linear guide for an axial guide.

드릴 드라이브 상단부 및/또는 드릴 드라이브 하단부는 바람직하게 가이드 튜브에 대해 조정가능하다. 조정가능한, 특히 축 방향으로 이동가능한 탑재를 통해, - 가이드 튜브가 고정된 채로- 대략 가이드 튜브의 길이의 시추공을 형성하기 위해 드릴 드라이브 상단부 및/또는 드릴 드라이브 하단부가 가이드 튜브의 전체 길이를 따라 이동할 수 있다. The top of the drill drive and / or the bottom of the drill drive are preferably adjustable relative to the guide tube. The drill drive top and / or the bottom of the drill drive are moved along the entire length of the guide tube in order to form a borehole approximately the length of the guide tube, with the guide tube being fixed, .

드릴 드라이브 상단부 및 드릴 드라이브 하단부는 바람직하게 서로 독립적으로 가이드 튜브에 고정될 수 있다. 시추 단계를 수행하기 위해, 드릴 드라이브 상단부가 가이드 튜브에 고정되고 -드릴 드라이브 상단부가 고정된 채로- 드릴 드라이브 하단부가 가이드 튜브에서 축 방향으로 드릴 로드와 함께 움직이는 것이 특히 바람직하다.The upper end of the drill drive and the lower end of the drill drive may preferably be fixed to the guide tube independently of each other. In order to perform the drilling step, it is particularly preferred that the drill drive upper end is fixed to the guide tube and the drill drive lower end moves axially with the drill rod in the guide tube while the drill drive upper end is fixed.

이론적으로 중력에 의해 드릴 헤드를 가지는 드릴 로드가 전진 이송 운동(advance feed movement)이 이루어진다. 그러나 축 액추에이터 유닛(axial actuator unit)이 드릴 드라이브 상단부에 대해 드릴 드라이브 하단 부분을 이동시키기 위해 설치되는 것이 특히 바람직하다. 또한 피드 유닛(feed unit)으로 설명될 수 있는 액추에이터 유닛(actuator unit)이 특히 중력에 의해 발생하는 부하를 증가 또는 감소시켜서, 요구 사항에 대하여 최적화된 드릴 헤드에 부하를 용이하게 제어한다. Gradually, an advance feed movement of the drill rod with the drill head is theoretically achieved. It is particularly preferred, however, that an axial actuator unit be installed to move the lower portion of the drill drive relative to the drill drive top. An actuator unit, which may also be described as a feed unit, increases or decreases the load caused by gravity, in particular, to easily control the load on the drill head optimized for the requirements.

부하 또는 가압력(pressing force)을 제어하기 위해서, 가이드 튜브에서 드릴 드라이브 하단부를 팽팽하게 하고 액추에이터 유닛(actuator unit)을 통해 드릴 드라이브 하단부에 축 방향의 힘을 발휘하여 결정된 가압력(pressing force)이 드릴 헤드로 전달된다. In order to control a load or a pressing force, the lower end of the drill drive is tightened in the guide tube and an axial force is exerted at the lower end of the drill drive through the actuator unit, Lt; / RTI >

유리하게 축 액추에이터 유닛(axial actuator unit)이 적어도 하나의, 바람직하게 3개의, 유압 실린더를 포함한다. 유압 실린더는 가이드 튜브 안에서 공간을 절약하게 배열될 수 있다. 복수의 유압 실린더가 바람직하게 드릴 로드의 중앙 세로축에 대해 대칭으로 배열된다.Advantageously, the axial actuator unit comprises at least one, preferably three, hydraulic cylinders. The hydraulic cylinder may be arranged in a space within the guide tube to save space. A plurality of hydraulic cylinders are preferably arranged symmetrically with respect to the central longitudinal axis of the drill rod.

특히 호수, 강 또는 바다의 바닥면 속에서 가이드 튜브를 회전시키기 위해서, 바람직하게 가이드 튜브가 마운트에서 회전하고 축 방향으로 이동할 수 있도록 가이드 튜브가 마운트에 탑재되고 가이드 튜브를 회전시키는 로터리 드라이브가 작업 플랫폼에 정렬된다. 호수, 바다 또는 강의 바닥면에서 가이드 튜브가 깊은 곳까지 회전하기 위해서, 가능하면 가이드 튜브가 수면 위로 돌출할 수 있을 정도로, 가이드 튜브가 상방으로 확대될 수 있는 것이 바람직하다. In order to rotate the guide tube, particularly in the bottom surface of a lake, river or sea, a rotary drive, in which a guide tube is mounted on the mount and which rotates the guide tube, preferably so that the guide tube can rotate in the mount and move in the axial direction, . It is preferable that the guide tube can be enlarged upwardly so that the guide tube can protrude above the water surface, if possible, in order to rotate the guide tube deep at the bottom of the lake, sea or river.

작업 플랫폼의 베이스 바디에 가이드 튜브를 용이하게 고정하는 특히 강력한 로터리 드라이브가 제공되며, 로터리 드라이브는 가이드 튜브를 클램프하기 위한 적어도 하나의 유압식으로 클램프가능한 콜릿(hydraulically clampable collet)을 포함하며, 콜릿(collet)은 적어도 하나의 수평 실린더와 함께 회전할 수 있다. 수평 실린더는 한편으로 콜릿(collet)과 연결되고 다른 한편으로는 작업 플랫폼의 베이스 바디에 연결된다. 이렇게 형성된 로터리 드라이브는 콜릿(collet)을 팽팽하게 하고, 수평 실린더에 의해 콜릿(collet)을 회전시키며, 콜릿(collet)을 분리하고, 콜릿(collet)을 다시 공급하며 새롭게 팽팽하게 하고 회전시키는 것을 통해 가이드 튜브를 용이하게 간헐적으로 회전시킨다. There is provided a particularly robust rotary drive for easily securing a guide tube to a base body of a work platform, the rotary drive comprising at least one hydraulically clampable collet for clamping the guide tube, the collet May rotate with at least one horizontal cylinder. The horizontal cylinder is connected to the collet on the one hand and to the base body of the work platform on the other hand. The rotary drive thus formed can be used to tighten the collet, rotate the collet by the horizontal cylinder, separate the collet, re-supply the collet, re-tighten and rotate Thereby easily and intermittently rotating the guide tube.

가이드 튜브가 그 하단면에 절삭 수단(cutting means)을 포함하여 가이드 튜브를 호수, 바다 또는 강의 바닥면에 용이하게 삽입할 수 있다. 절삭 수단(cutting means)는 가이드 튜브의 축 말단면에 형성된 절삭치(cutting teeth)를 가지는 절삭 링(cutting ring)을 포함할 수 있다. The guide tube may include cutting means at its lower end to facilitate insertion of the guide tube into the bottom surface of a lake, sea or river. The cutting means may comprise a cutting ring having cutting teeth formed in the axial end face of the guide tube.

드릴 헤드에 부하를 증가시키기 위하여, 드릴 헤드 위에서 드릴 로드에 부하 플레이트가 설치되는 것이 바람직하다. 부하 플레이트는 특히 드릴 로드에 분리가능하게(releasably) 설치될 수 있고, 특히 상기 드릴 로드에 위치결정된다. 이때, 부하 플레이트는 드릴 로드를 위한 중앙 피드-쓰로우(feed-through)를 포함한다. 변할 수 있는 개수의 부하 플레이트가 바람직하게 드릴 로드에 설치될 수 있다.In order to increase the load on the drill head, it is preferable that a load plate is provided on the drill rod on the drill head. The load plate may in particular be releasably mounted to the drill rod and is positioned in particular on the drill rod. At this time, the load plate includes a central feed-through for the drill rod. A variable number of load plates may preferably be installed in the drill rod.

가이드 튜브에서 드릴 드라이브 상단부 및/또는 드라이브 하단부를 안정하게 고정하거나 팽팽하게 하기 위해서, 드릴 드라이브 상단부 및/또는 드릴 드라이브 하단부가 조정가능한 잠금 요소를 가지는 적어도 하나의 잠금 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 복수의 서포트 요소, 예를 들면 튜브 내벽에 형성된 안쪽으로 돌출하는 웨지 또는 노치가 가이드 튜브에 전체 길이에 분산되어 제공되며, 서포트 요소는 필요에 따라 형상-잠금(shape-locking) 연결을 형성하기 위한 잠금 요소와 협력한다. 이것은 가이드 튜브의 다른 지점에 대응하는 하는 드라이브부를 축 방향으로 용이하게 고정시킨다. 잠금 요소를 분리하여, 대응하는 드라이브부의 축 방향의 이동성(moveability)을 보장할 수 있다.In order to stably secure or tighten the drill drive top and / or the drive bottom in the guide tube, it is preferred that the drill drive top and / or the bottom of the drill drive include at least one locking means with adjustable locking elements. A plurality of support elements, for example an inward projecting wedge or notch formed on the inner wall of the tube, are provided distributed over the entire length of the guide tube, and the support element is provided with a support for forming a shape- Collaborate with locking elements. This easily fixes the drive portion corresponding to another point of the guide tube in the axial direction. The locking elements can be separated to ensure the axial movement of the corresponding drive unit.

서포트 요소는 바람직하게 가이드 튜브의 선형 가이드의 영역에 정렬된다. 드릴 드라이브의 조정가능한 잠금 요소가 바람직하게 선형 가이드와 협력하는 드릴 드라이브의 가이드 요소의 영역에 정렬된다. 잠금 요소를 조정하는 잠금 실린더, 특히 유압 실린더가 제공된다. The support element is preferably aligned with the area of the linear guide of the guide tube. The adjustable locking element of the drill drive is preferably aligned with the area of the guide element of the drill drive cooperating with the linear guide. A locking cylinder, in particular a hydraulic cylinder, is provided for adjusting the locking element.

방법의 측면에서, 드릴 드라이브의 드릴 드라이브 상단부가 가이드 튜브의 상단면에 고정되고, 드릴 드라이브 하단부가 가이드 튜브의 안쪽에서 적어도 하나의 선형 가이드를 따라 가이드되고 드릴 로드와 함께 축 방향으로 이동하는 것이 바람직하다. 그로 인하여 드릴 로드에 정렬된 드릴 헤드가 바람직하게 가이드 튜브가 전진함에 따라 시추공을 형성한다. In terms of the method, it is preferred that the drill drive upper end of the drill drive is fixed to the upper end surface of the guide tube and the lower end of the drill drive is guided along at least one linear guide inside the guide tube and axially moves with the drill rod Do. Whereby the drill head aligned with the drill rod preferably forms a bore as the guide tube advances.

이론적으로 드릴 헤드 및 드릴 로드와 배열될 수 있는 부하 플레이트의 특정 무게에 의해 드릴 헤드의 가압력(pressing force)이 발생할 수 있다. 그러나, 드릴 헤드의 접촉력(contact force)이 드릴 드라이브 상단부 및 드릴 드라이브 하단부 사이에 정렬된 축 액추에이터 유닛(axial actuator unit)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 축 액추에이터 유닛(axial actuator unit), 예를 들면 적어도 하나의 유압 실린더가 드릴 로드 및 배열될 수 있는 부하 플레이트의 특정 무게에 의해 제공되는 가압력(pressing force)을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 이에 의해 의도적으로 시추 작업 중에 변경될 수 있는 미리 결정된 가압력(pressing force)을 생성할 수 있다. The pressing force of the drill head can theoretically be caused by the specific weight of the load plate which can be arranged with the drill head and the drill rod. However, it is preferred that the contact force of the drill head is controlled by an axial actuator unit aligned between the drill drive upper end and the lower end of the drill drive. An axial actuator unit, for example at least one hydraulic cylinder, can increase or decrease the pressing force provided by the specific weight of the drill rod and the load plate, which can be arranged. Thereby creating a predetermined pressing force that can be intentionally altered during drilling operations.

드릴 로드가 인출식(telescopic)이거나 중간 요소를 삽입하여 확대될 수 있어서, 본 발명에 따르면 가이드 튜브의 미리 결정된 길이로 시추공 깊이를 확장시킬 수 있다. 중간 요소를 삽입하기 위해, 드릴 드라이브가 지면에 남아 있는 가이드 튜브 밖으로 나오고, 중간 요소에 연결되며 가이드 튜브에 다시 삽입된다. The drill rod can be telescopic or enlarged by inserting an intermediate element so that the borehole depth can be extended to a predetermined length of the guide tube according to the present invention. To insert the intermediate element, the drill drive exits the guide tube remaining on the ground, is connected to the intermediate element, and is inserted back into the guide tube.

본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 구체예에 따르면, 시추 단계를 수행하기 위해, 드릴 드라이브 하단부가 드릴 드라이브 상단부에 대해 정의된 스트로크 거리(stroke distance)만큼 밖으로 이동하고 이어서 가이드 튜브가 더 시추공으로 삽입되며 그로 인하여 드릴 드라이브 하단부가 다시 드릴 드라이브 상단부 속으로 이동하여 시추 단계가 더 진행될 수 있다. According to another preferred embodiment of the method according to the invention, in order to carry out the drilling step, the lower part of the drill drive moves out by the defined stroke distance relative to the upper part of the drill drive, and then the guide tube is further inserted into the borehole Thereby, the lower end of the drill drive can be moved back into the drill drive upper end and the drilling step can be further advanced.

따라서 방법에 따른 본 구체예에 따르면, 드릴 헤드 및 가이드 튜브가 단계적으로(in step) 그리고 번갈아(alternately) 해저면(bed of a water body) 속으로 구둥된다. 그로 인하여 드릴 헤드가 가이드 튜브 앞의 지면 속으로 삽입된다. 가이드 튜브는 시추공만 더욱 확대해야 하기 때문에, 가이드 튜브를 낮추기 위한 전진 이송력(advance feed force)은 비교적 작다. 가이드 튜브의 최대 침투 깊이를 달성한 후, 가이드 튜브는 드릴 드라이브를 위한 가이드 수단으로서 역할을 하며 드릴 드라이브는 가이드 튜브의 하부 말단까지 가이드 튜브를 따라 이동할 수 있다. 따라서 최대 시추 깊이는 가이드 튜브의 길이 및 확장될 드릴 로드의 길이의 합에 대응한다.Thus, according to this embodiment according to the method, the drill head and guide tube are stepped in and alternately into a bed of a water body. Whereby the drill head is inserted into the ground in front of the guide tube. Since the guide tube has to be enlarged further, the advance feed force for lowering the guide tube is relatively small. After achieving the maximum penetration depth of the guide tube, the guide tube acts as a guide means for the drill drive and the drill drive can move along the guide tube to the lower end of the guide tube. The maximum drilling depth therefore corresponds to the sum of the length of the guide tube and the length of the drill rod to be extended.

고정된 가이드 튜브로 시추공을 형성하기 위한 과정은 다음과 같다: 드릴 드라이브 하단부가 아래쪽으로 이동하고 적어도 하나의 유압 실린더가 최대한 밖으로 이동한 후, 드릴 드라이브 하단부가 가이드 튜브에 고정되며 드릴 드라이브 상단부가 가이드 튜브에서 분리되어 드릴 드라이브 하단부 방향으로 이동한다. 드릴 드라이브 상단부를 가이드 튜브에 새롭게 고정하고 드릴 드라이브 하단부를 분리하여, 다른 시추 단계를 실시할 수 있다. 이런 식으로, 가이드 튜브를 고정한 채, 약 가이드 튜브의 길이까지 시추공을 형성할 수 있고, 여기서 드릴 드라이브 상단부 및 드릴 드라이브 하단부가 설명한 것처럼 단계적으로(in steps) 그리고 번갈아 이동한다. 이 방법은 가이드 튜브의 위치에 관계없이 실시할 수 있고, 가이드 튜브가 회전하지 않거나 완전히 회전하지 않아도 실시할 수 있다. The process for forming a borehole with a fixed guide tube is as follows: After the lower part of the drill drive moves downward and at least one hydraulic cylinder moves out of its maximum, the lower part of the drill drive is fixed to the guide tube, Remove from the tube and move towards the bottom of the drill drive. Another drilling step can be carried out by newly securing the upper end of the drill drive to the guide tube and removing the lower end of the drill drive. In this way, with the guide tube fixed, a borehole can be formed up to the length of the guide tube, where the drill drive top and drill drive bottom are moved in steps and alternating as described. This method can be carried out regardless of the position of the guide tube, and can be carried out even if the guide tube does not rotate or completely rotate.

방법의 다른 바람직한 구체예에 따르면, 굴착된 토양 물질(excavated earth material)이 드릴 로드의 플러싱 채널(flushing channel)을 통해 시추공에서 제거되고 드릴 드라이브 위에 배출된다. 이러한 소위 플러싱-시추(flushing-drilling) 과정을 통해 비교적 간단하게 굴착된 토양 물질(excavated earth material)을 제거할 수 있다. 플러싱 액체(flushing liquid)를 삽입하기 위해 피드 채널이 플러싱 채널(flushing channel) 옆에 제공된다.According to another preferred embodiment of the method, the excavated earth material is removed from the borehole through the flushing channel of the drill rod and discharged onto the drill drive. This so-called flushing-drilling process can remove relatively simple excavated earth material. A feed channel is provided next to the flushing channel to insert a flushing liquid.

본 발명을 첨부된 도면에 도시된 바람직한 구체예를 참조하여 하기에서 더 상세히 설명한다.
도 1은 수중 드릴링 장치의 측면도를 도시한다.
도 2는 가이드 튜브의 사시도이다.
도 3은 도 2의 가이드 튜브의 횡단면도이다.
도 4는 베이스 위치에서의 드릴링 유닛의 사시도이다.
도 5는 드릴 드라이브 상단부에 대하서 이동하는 드릴 드라이브 하단부를 가지는 도 4의 드릴링 유닛이다.
도 6은 도 4의 드릴링 유닛의 단면도이다.
도 7은 베이스 위치에서의 드릴 드라이브의 사시도이다.
도 8은 드릴 드라이브 상단부에 대하여 이동하는 드릴 드라이브 하단부를 가지는 도 7의 드릴 드라이브이다.
도 9는 드릴 드라이브 상단부의 사시도이다.
도 10은 도 9의 드릴 드라이브 상단부의 단면도이다;
도 11은 중간 요소에 의해 확대된 드릴 로드가 가이드 튜브에 설치된 드릴링 유닛이다.
도 12는 인출식(telescopic) 드릴 로드를 가지는 드릴링 유닛이다.
도 13은 켈리 로드(Kelly rod)에 의해 확대된 드릴 로드를 가지는 드릴링 유닛이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail below with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
Figure 1 shows a side view of an underwater drilling apparatus.
2 is a perspective view of the guide tube.
Figure 3 is a cross-sectional view of the guide tube of Figure 2;
4 is a perspective view of a drilling unit in a base position.
Figure 5 is the drilling unit of Figure 4 with a drill drive lower end moving against the drill drive upper end.
Figure 6 is a cross-sectional view of the drilling unit of Figure 4;
Figure 7 is a perspective view of the drill drive at the base position.
Figure 8 is the drill drive of Figure 7 with the drill drive lower end moving relative to the drill drive upper end.
9 is a perspective view of the upper end of the drill drive.
Figure 10 is a cross-sectional view of the drill drive top of Figure 9;
11 is a drilling unit in which a drill rod magnified by an intermediate element is installed in a guide tube.
Figure 12 is a drilling unit with a telescopic drill rod.
Figure 13 is a drilling unit with a drill rod magnified by a Kelly rod.

모든 도면에서 동일한 요소는 동일한 참조번호로 표시한다.In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals.

도 1은 호수, 바다 또는 강과 같은 수역의 바닥면에 위치 결정할 수 있는 작업 플랫폼(20), 작업 플랫폼(20)에서 가이드되는 드릴링 유닛(50)을 가지는 본 발명에 따른 수중 드릴링 장치(10)를 도시한다. 작업 플랫폼(20)은 베이스 프레임이라고도 하는 베이스 바디(30)를 포함한다. 베이스 바디(30)는 호수, 바다 또는 강의 바닥면에 설치하는 복수의 설치 피트(erection feet; 32)를 포함한다. 설치 피트(erection feet; 32)는 바람직하게 호수, 바다 또는 강의 바닥면의 울퉁불퉁함을 보상할 수 있고 작업 플랫폼(20)을 호수, 바다 또는 강의 바닥면에서, 원하는 방향으로, 특히 수평으로, 세울 수 있는 방식으로 설치 피트를 조정할 수 있도록 형성된다. 베이스 바디(30)는 또한 가이드 튜브(22)를 위한 복수의 스트럿(strut; 34) 및 중앙 마운트(36)를 포함한다. 가이드 튜브(22)가 작업 플랫폼(20)의 일부로 탑재되어서 가이드 튜브가 마운트(36)에서 조정가능하다. 1 shows an underwater drilling apparatus 10 according to the present invention having a working platform 20 locatable on the floor of a body of water such as a lake, sea or river, a drilling unit 50 guided in a work platform 20, Respectively. The work platform 20 includes a base body 30, also referred to as a base frame. The base body 30 includes a plurality of erection feet 32 installed on the bottom surface of a lake, sea, or river. The erection feet 32 preferably compensate for the ruggedness of the bottom surface of the lake, sea or river and allow the work platform 20 to be raised in the desired direction, So that the installation feet can be adjusted. The base body 30 also includes a plurality of struts 34 and a center mount 36 for the guide tube 22. [ The guide tube 22 is mounted as part of the work platform 20 so that the guide tube is adjustable in the mount 36. [

베이스 바디(30)에 대해 가이드 튜브(22)를 회전시키기 위해, 로터리 드라이브(40)가 작업 플랫폼(20)의 베이스 바디에 제공된다. 로터리 드라이브(40)는 수평 실린더에 의해 회전할 수 있는 유압식으로 클램프가능한 콜릿(hydraulically clampable collet; 42)을 포함한다. 가이드 튜브(22)에 세로방향의 힘을 적용하기 위해, 수직 실린더(46)가 더 제공된다.In order to rotate the guide tube 22 relative to the base body 30, a rotary drive 40 is provided in the base body of the work platform 20. The rotary drive 40 includes a hydraulically clampable collet 42 that is rotatable by a horizontal cylinder. In order to apply the longitudinal force to the guide tube 22, a vertical cylinder 46 is further provided.

본 발명에 따른 가이드 튜브(22)가 도 2 및 3에 도시된다. 가이드 튜브(22)는 그 하부 말단에 링에 배열되는 복수의 절삭치(cutting teeth)를 가지는 절삭 수단(cutting means; 28)을 포함한다. 가이드 튜브(22)는 원통형 외부 셸 표면(outer shell surface)을 포함한다. 베이스 바디(30)에 대해 가이드 튜브(22)를 고정하는 복수의 고정 요소(securing element; 23)가 가이드 튜브(22)의 외부 주변에 정렬된다.A guide tube 22 according to the invention is shown in Figures 2 and 3. The guide tube 22 includes cutting means 28 having a plurality of cutting teeth arranged at the lower end of the guide tube 22 in the ring. The guide tube 22 includes a cylindrical outer shell surface. A plurality of securing elements 23 for securing the guide tube 22 to the base body 30 are aligned with the outer periphery of the guide tube 22. [

선형 가이드(24)는 가이드 튜브(22)의 내부 셸 표면(inner shell surface) 또는 내벽에 형성되며, 본 구체예에서 상기 선형 가이드(24)는 가이드 튜브(22)의 세로 방향으로 확장되는 3개의 요홈(groove)을 포함한다. 또한 잠금 핀, 잠금 웨지 또는 가이드 웨지로도 설명될 수 있는 웨지형 서포트 요소(wedge-like support element; 26)가 가이드 튜브(22)의 내부 셸 표면에 제공된다. 복수의 서포트 요소(26)가 동등한 거리로 가이드 튜브(22)의 세로 방향을 따라 정렬된다. 본 구체예에서, 서포트 요소(26)는 선형 가이드(24)의 영역, 즉 가이드 튜브(22)의 세로 방향의 요홈에 있다. 서포트 요소(26)의 반지름 방향의 확대부는 가이드 튜브(22)에 형성된 요홈의 깊이 이상이어서 서포트 요소(26)가 가이드 튜브(22)의 원통형 내부 셸 표면 위로 돌출할 없다. The linear guide 24 is formed in the inner shell surface or the inner wall of the guide tube 22 and in this embodiment the linear guide 24 extends in the longitudinal direction of the guide tube 22, And includes a groove. A wedge-like support element 26, which may also be described as a locking pin, a locking wedge, or a guide wedge, is provided on the inner shell surface of the guide tube 22. The plurality of support elements 26 are aligned along the longitudinal direction of the guide tube 22 at an equal distance. In this embodiment, the support element 26 is in the region of the linear guide 24, that is, the longitudinal groove of the guide tube 22. The radially enlarged portion of the support element 26 is greater than the depth of the recess formed in the guide tube 22 so that the support element 26 does not protrude above the cylindrical inner shell surface of the guide tube 22. [

도 4 내지 6에 상세히 도시된 드릴링 유닛(50)은 가이드 튜브(22)에 배열될 수 있다. 특히 도 1에서 추론될 수 있듯이, 드릴링 유닛(50)은 가이드 튜브(22) 위에서 위치결정할 수 있고 또는 (미도시된) 케이블에 의하여 적어도 부분적으로 가이드 튜브에 삽입될 수 있다.The drilling unit 50 shown in detail in Figs. 4 to 6 can be arranged in the guide tube 22. 1, the drilling unit 50 can be positioned above the guide tube 22 or inserted at least partially into the guide tube by a cable (not shown).

드릴링 유닛(50)은 가이드 튜브(22)에 배치될 수 있고 드릴 드라이브 헤드 요소(51)와 함께 드릴 로드(70)를 구동시키는 드릴 드라이브(52), 가이드 튜브(22)에서 축 방향으로 이동할 수 있는 드릴 드라이브 상단부(54) 및 또한 이동가능한 드릴 드라이브 하단부(56)를 포함한다. 드릴 드라이브(52)는 한편으로 드릴 로드(70) 회전 구동시키는 역할 및 다른 한편으로 호수, 바다 또는 강의 바닥면에 시추공을 형성하기 위해 드릴 로드(70)를 축 방향으로 전진시키는 역할을 한다. 드릴 로드(70)의 하부 말단에, 드릴링 공구(79)가 고정된 드릴 헤드(78)가 배열되어 있다. 롤러 비트(roller bits), 크로스 커터(cross-cutters) 등과 같은 많은 종류의 드릴링 공구(79), 및 선택적으로 에어리프트펌프(air lift pump) 드릴링 오거(drilling auger) 또는 드릴링 버켓(drilling bucket)이 드릴링 유닛(50)에 장착될 수 있다. 플러싱-시추(flushing-drilling) 과정을 수행하기 위해 플러싱 채널(flushing channel; 74)이 드릴 로드(70)에 제공된다.The drilling unit 50 may include a drill drive 52 that may be disposed in the guide tube 22 and drives the drill rod 70 with the drill drive head element 51, A drill drive upper end 54 and a moveable drill drive lower end 56 as well. The drill drive 52 serves to rotationally drive the drill rod 70 on the one hand and to axially advance the drill rod 70 to form boreholes on the bottom surface of a lake, sea or river. At the lower end of the drill rod 70, a drill head 78 to which a drilling tool 79 is fixed is arranged. Many types of drilling tools 79, such as roller bits, cross-cutters, and the like, and optionally an air lift pump drilling auger or drilling bucket, And can be mounted to the drilling unit 50. A flushing channel 74 is provided in the drill rod 70 to perform a flushing-drilling process.

균형추(ballast weight), 특히 부하 플레이트(76)에 의해 시추에 필요한 가압력(pressing force)이 적용된다. 부하 플레이트(76)는 드릴 드라이브(52) 및 드릴 로드(70)의 드릴 헤드(78), 특히 소위 드릴 칼라 사이에 정렬된다. 따라서 드릴링 유닛(50)은 또한 중력 드릴링 유닛으로서 형성될 수 있고, 이때 드릴링 헤드의 부하가 중력에 의해 광범위하게 제공된다. A pressing force required for drilling by the ballast weight, especially the load plate 76, is applied. The load plate 76 is aligned between the drill drive 52 and the drill head 78 of the drill rod 70, particularly the so-called drill collar. Thus, the drilling unit 50 can also be formed as a gravity drilling unit, wherein the load of the drilling head is provided by gravity extensively.

드릴 드라이브 상단부(54) 및 드릴 드라이브 하단부(56)의 세부 사항이 도 7 내지 10에 도시된다.Details of the drill drive top 54 and drill drive bottom 56 are shown in Figures 7-10.

드릴 드라이브 상단부(54) 및 드릴 드라이브 하단부(56) 모두 드릴 로드(70)를 위한 피드-쓰로우(feed-through)로서 중앙 개구부(53)를 가진다. Both the drill drive upper portion 54 and the drill drive lower portion 56 have a central opening 53 as a feed-through for the drill rod 70.

드릴 드라이브 상단부(54)는 복수의 가이드 요소(58), 본 구체예에서는 3개의 가이드 요소를 포함하며, 가이드 요소는 가이드 튜브(22)의 가이드 요홈과 결합할 수 있다. 드릴 드라이브 하단부(56)도 대응하는 가이드 요소(60) 포함한다.The drill drive upper end 54 includes a plurality of guide elements 58, in this example three guide elements, which can engage with the guide grooves of the guide tube 22. [ The drill drive lower end 56 also includes a corresponding guide element 60.

가이드 요소(58)의 영역에, 잠금 수단(61)이 드릴 드라이브 상단부(54)에 정렬되며, 잠금 수단(61)에 의해 드릴 드라이브 상단부(54)는 가이드 튜브(22)에 대해 형상-잠금(shape-locking) 방식으로 잠길 수 있다. 잠금 수단(61)은 각각 조정가능한 잠금 요소(64) 및 잠금 요소(64)를 작동시키는 유압 잠금 실린더(66)를 포함한다. 따라서, 잠금 요소(64) 및 잠금 실린더(66)를 가지는 잠금 수단(62)이 드릴 드라이브 하단부(56)에 정렬된다.In the area of the guide element 58 the locking means 61 is aligned with the drill drive upper end 54 and the drill drive upper end 54 is locked by the locking means 61 to the shape- shape-locking. The locking means 61 includes a hydraulic locking cylinder 66 for actuating the locking element 64 and the adjustable locking element 64, respectively. Thus, the locking means 62 having the locking element 64 and locking cylinder 66 are aligned with the drill drive lower end 56.

드릴 드라이브 상단부(54) 및 드릴 드라이브 하단부(56)에 정렬된 잠금 수단(61, 62)에 의해, 드릴 드라이브 상단부(54) 및 드릴 드라이브 하단부(56)가 가이드 튜브(22)에서 서로 독립적으로 팽팽하게 되거나 고정될 수 있다. 잠금 수단(61, 62) 그에 따라 또한 수 클램핑 또는 인장 수단으로 설명.The drill drive upper end portion 54 and the drill drive lower end portion 56 are guided by the locking means 61 and 62 aligned with the drill drive upper portion 54 and the drill drive lower end portion 56, ≪ / RTI > The locking means 61, 62 are thus also described as a number clamping or tensioning means.

가이드 요소(58, 60) 및 잠금 수단(61, 62)은 각각 드릴 드라이브 상단부(54) 또는 드릴 드라이브 하단부(56)의 가로 요소(transverse element; 55)에 정렬된다. The guide elements 58 and 60 and the locking means 61 and 62 are aligned with the transverse element 55 of the drill drive upper end 54 or the drill drive lower end 56, respectively.

드릴 드라이브 상단부(54)에 대해 드릴 드라이브 하단부(56)가 이동하기 위해, 축 액츄에이터(80)가 드릴 드라이브 상단부(54) 및 드릴 드라이브 하단부(56) 사이에 배열된다. 액츄에이터(80)는 유압 실린더(82)로 형성되는, 복수의 전진 이송 실린더(advance feed cylinder), 본 구체예에서는 3개의 전진 이송 실린더를 포함한다. 드릴 로드(70)는 드릴 드라이브 하단부(56)에 축 방향으로 고정 결합한다. 드릴 드라이브 상단부(54)에 대해 드릴 드라이브 하단부(56)가 이동하여, 전진 이송력(advance feed force)이 드릴 로드(70) 및 드릴 헤드(78)에 적용될 수 있다. 이에 의하여 드릴 헤드(78)에서의 부하가 제어할 수 있다.The axis actuator 80 is arranged between the drill drive upper end 54 and the drill drive lower end 56 to allow the drill drive lower end 56 to move relative to the drill drive upper end 54. [ Actuator 80 includes a plurality of advance feed cylinders, in this example three advance feed cylinders, formed by hydraulic cylinders 82. The drill rod 70 is axially fixedly coupled to the drill drive lower end 56. The drill drive lower end 56 is moved relative to the drill drive upper end 54 so that an advance feed force can be applied to the drill rod 70 and the drill head 78. [ Thus, the load on the drill head 78 can be controlled.

드릴 로드(70)가 확대될 수 있어서 가이드 튜브(22)의 길이가 시추 깊이를 제한하지 않는다. 도 11은 드릴 드라이브 상단부(54), 드릴 드라이브 하단부(56), 드릴 로드(70) 및 드릴 및 드릴 헤드(78)와 함께 가이드 튜브(22)에서 정렬된 드릴링 유닛(50)을 도시한다. 드릴 로드는 드릴 드라이브(52) 및 드릴 헤드(78) 사이에 배열되는 중간 요소(72)에 의해 확대된다. - 드릴 드라이브(52)가 가이드 튜브(22)에서 상방으로 배열된 경우- 드릴 헤드(78)가 가이드 튜브(22)를 넘어 아래쪽으로 돌출한다. 확대된 드릴 로드(70)를 통해 더 깊은 시추 깊이를 얻을 수 있다.The drill rod 70 can be enlarged so that the length of the guide tube 22 does not limit the drilling depth. Figure 11 shows the drilling unit 50 aligned in the guide tube 22 with the drill drive top 54, the drill drive lower end 56, the drill rod 70 and the drill and drill head 78. The drill rod is enlarged by the intermediate element 72, which is arranged between the drill drive 52 and the drill head 78. - when the drill drive (52) is arranged upwards in the guide tube (22) - the drill head (78) protrudes downward beyond the guide tube (22). A deeper drilling depth can be obtained through the enlarged drill rod (70).

드릴 로드(70)를 확대하기 위해, 드릴링 유닛(50)이 가이드 튜브(22)에서 제거되고, 로드가 확대되며, 드릴링 유닛(50)이 다시 가이드 튜브(22)로 삽입된다.The drilling unit 50 is removed from the guide tube 22 and the rod is enlarged and the drilling unit 50 is again inserted into the guide tube 22 to enlarge the drill rod 70. [

인출식(telescopic) 드릴 로드를 가지는 드릴링 유닛(50)이 도 12에 도시된다. 드릴 로드(70)는 인출식으로(telescopically) 부하 플레이트(76) 위에 형성된다. 인트레이닝 요소(entraining element) 또는 고정 웨지(73)가 드릴 로드(70)의 인출부(telescopic part)의 외부 주변에 배열되며, 드릴 로드(70)를 축 방향으로 이동시키기 위해 인트레이닝 요소(entraining element) 또는 고정 웨지(73)가 드릴 드라이브 하단부(56)와 결합한다. A drilling unit 50 having a telescopic drill rod is shown in FIG. The drill rod 70 is telescopically formed on the load plate 76. An entraining element or a fixed wedge 73 is arranged around the outside of the telescopic part of the drill rod 70 and an entraining element element or a fixed wedge 73 engages the drill drive lower end 56.

도 13은 켈리 확장부(Kelly extension)를 가지는 드릴 로드를 도시한다. 인트레이닝 요소(entraining element) 또는 고정 웨지(73)가 밖으로 이동할 수 있는 켈리 로드(Kelly rod; 69)의 외부 주변에 정렬된다.Figure 13 shows a drill rod with a Kelly extension. An entraining element or a fixed wedge 73 is aligned with the outer periphery of a Kelly rod 69 which can move out.

호수, 바다 또는 강의 바닥면에 시추공을 형성하는 혁신적인 시추 방법을 하기에서 설명한다. An innovative drilling method that forms a borehole on the bottom of a lake, sea, or river is described below.

먼저, 가이드 튜브(22)를 포함하는 작업 플랫폼(20)이 플랫폼 또는 선박 등과 같은 수면 위에 정렬된 서포트 유닛으로부터 (미도시된) 케이블에 의하여 하강하고 및 아래쪽 호수, 바다 또는 강의 바닥면에 설치된다. 그러고 나서, 작업 플랫폼(20)을 맞추고 부가적으로 땅에 고정할 수 있다.First, a work platform 20 comprising a guide tube 22 descends by a cable (not shown) from a support unit aligned on a surface such as a platform or ship, and is installed on the bottom surface of a lower lake, sea or river . Then, the work platform 20 can be fitted and additionally secured to the ground.

호수, 바다 또는 강의 바닥면에 원하는 방향에서 작업 플랫폼(20)을 정렬한 후, 드릴 드라이브(52), 드릴 로드(70) 및 드릴 헤드(79)를 가지는 드릴링 유닛(50)을 가이드 튜브(22)로 삽입한다. 드릴 드라이브 상단부(54)가 형상-잠금(shape-locking) 방식으로 가이드 튜브(22)에서 잠금 수단(61)에 의해 팽팽해진다. 드릴 로드(70)가 드릴 드라이브(52)에 의해 회전 구동되어 첫 번째 시추 단계가 실시된다. 부하 제어에 이해 조정되는 시추가 진행되는 동안, 가이드 튜브(22)가 고정된 채로, 피드 유닛(80)의 유압 실린더(82)가 완전히 밖으로 이동할 때까지 드릴 헤드(78)가 드릴 드라이브 하단부(56)와 함께 아래쪽으로 이동한다. A drilling unit 50 having a drill drive 52, a drill rod 70 and a drill head 79 is mounted on a guide tube 22 ). The drill drive upper end 54 is tightened by the locking means 61 in the guide tube 22 in a shape-locking manner. The drill rod 70 is rotationally driven by the drill drive 52 to perform the first drilling step. The drill head 78 is moved to the bottom of the drill drive 56 until the hydraulic cylinder 82 of the feed unit 80 is completely moved out while the guide tube 22 is fixed, ) To move downward.

방법의 제1 구체예에 따르면, 드릴 헤드(78) 및 가이드 튜브(22)가 지면으로 단게석으로 번갈아 시추한다. 이 목적을 위해, 유압 실린더(82)가 완전히 이동한 경우, 상부 잠금 장치(61)에 의해 가이드 튜브(22)에 매달려 있는 드릴 헤드(78)가 시추공의 바닥면에서 다시 회수된다. 유압 실린더(82)가 다시 안으로 이동한다. 드릴 드라이브 하단부(56)가 가이드 튜브(22)에서 거기에 제공된 하부 잠금 수단(62)에 의해 형상-잠금(shape-locking) 방식으로 팽팽하게 되어서 드릴링 유닛(50)이 다시 가이드 튜브에 고정된다. 로터리 드라이브(40)에 의해 가이드 튜브(22)가 거의 시추공 바닥면까지 회전하여 들어간다. 하부 잠금 수단(62)이 분리되어 드릴 드라이브 하단부(56)가 다시 축 방향으로 움직이고 추가 시추 단계가 실시될 수 있다.According to a first embodiment of the method, the drill head 78 and the guide tube 22 are alternately drilled into the ground with a foot stone. For this purpose, when the hydraulic cylinder 82 has completely moved, the drill head 78, which is suspended from the guide tube 22 by the upper locking device 61, is again retrieved from the bottom surface of the borehole. The hydraulic cylinder 82 moves back in. The drill drive lower end 56 is tensioned in a shape-locking manner by the lower locking means 62 provided in the guide tube 22 to fix the drilling unit 50 back to the guide tube. The guide tube 22 rotates almost to the bottom surface of the borehole by the rotary drive 40 and enters. The lower locking means 62 is disengaged and the drill drive lower end 56 is again moved in the axial direction and an additional drilling step can be carried out.

방법의 다른 구체예에서, 가이드 튜브(22)가 고정된 채로, 복수의 연속 시추 단계로 드릴 헤드(79)가 지면 속으로 회전하여 들어간다. 첫 번째 시추 단계에서 유압 실린더(82)가 완전히 바깥쪽으로 이동된 경우, 드릴 드라이브 하단부(56)가 가이드 튜브(22)에서 거기에 제공된 하부 잠금 수단(62)에 의해 형상-잠금(shape-locking) 방식으로 팽팽해진다. 이어서, 상부 잠금 수단(61)가 분리되고 유압 실린더(82)가 안으로 이동할 때까지 드릴 드라이브 상단부(54)가 아래쪽으로 가이드 튜브(22)를 따라 아래쪽으로 이동한다. 그러고 나서 드릴 드라이브 상단부(54)가 다시 가이드 튜브(22) 안에서 팽팽해지고 드릴 드라이브 하단부(56)의 팽팽해진 것이 해체된다. 그러고 나서 추가 시추 단계가 실시될 수 있다.In another embodiment of the method, while the guide tube 22 is stationary, the drill head 79 rotates into the ground into a plurality of continuous drilling steps. The drill drive lower end 56 is shaped-locked by the lower locking means 62 provided in the guide tube 22 when the hydraulic cylinder 82 is moved outwardly in the first drilling step. . Then the drill drive upper end 54 moves downward along the guide tube 22 downward until the upper locking means 61 is disengaged and the hydraulic cylinder 82 moves in. The drill drive upper end 54 is then again tightened in the guide tube 22 and the tightened portion of the drill drive lower end 56 is dismantled. An additional drilling step can then be carried out.

드릴 드라이브(52)가 가이드 튜브(22)의 하부 말단에 도달하자마자, 상기 가이드 튜브(22)가 로터리 드라이브(40)를 작동시켜서 형성된 시추공을 따라 시추할 수 있다. 그로 인하여 드릴링 유닛(50)이 바람직하게 가이드 튜브(22) 안에서 회수되고, 따라서 아래쪽으로 돌출하지 않는다.
As soon as the drill drive 52 reaches the lower end of the guide tube 22, the guide tube 22 can operate the rotary drive 40 to drill along the borehole formed therein. Whereby the drilling unit 50 is preferably withdrawn in the guide tube 22 and therefore does not protrude downward.

Claims (15)

해저면(bed of a water body)에 시추공을 형성하는 수중 드릴링 장치로서,
해저면에 위치하도록 하강할 수 있는 작업 플랫폼(service platform),
상기 작업 플랫폼에 설치된 드릴 드라이브(drill drive) 및
상기 드릴 드라이브에 의해 회전가능하게 구동되며 드릴 헤드(drill head)를 가지는 드릴 로드(drill rod)를 포함하며,
상기 작업 플랫폼은 가이드 튜브(guide tube)를 포함하고, 상기 가이드 튜브의 내면에 적어도 하나의 선형 가이드(linear guide)가 형성되며, 상기 선형 가이드를 따라 상기 드릴 드라이브의 적어도 일부가 가이드되어 상기 드릴 드라이브가 축 방향으로 이동하고,
상기 가이드 튜브가 조정되고 상기 작업 플랫폼의 마운트에 고정될 수 있도록 상기 가이드 튜브가 고정되는 수중 드릴링 장치. An underwater drilling device for forming boreholes in the bed of a water body,
A service platform capable of descending to be located on the sea floor,
A drill drive installed in the work platform and
A drill rod rotatably driven by the drill drive and having a drill head,
At least one linear guide is formed on the inner surface of the guide tube and at least a part of the drill drive is guided along the linear guide so that the drill drive Is moved in the axial direction,
Underwater drilling apparatus in which the guide tube is fixed such that the guide tube can be adjusted and fixed to the mount of the working platform. 제1항에 있어서,
상기 드릴 드라이브는 서로에 대하여 축 방향으로 이동할 수 있는 드릴 드라이브 상단부(drill drive upper part) 및 드릴 드라이브 하단부(drill drive lower part)를 포함하며,
적어도 상기 드릴 드라이브 하단부는 축 방향으로 가이드하기 위해 적어도 하나의 선형 가이드와 협력하는 적어도 하나의 바깥쪽을 향하는 가이드 요소(outwardly pointing guide element)를 포함하는, 수중 드릴링 장치. The method of claim 1,
The drill drive includes a drill drive upper part and a drill drive lower part that are axially movable relative to each other,
At least the drill drive lower end includes at least one outwardly pointing guide element cooperating with at least one linear guide to guide axially. 제2항에 있어서,
상기 드릴 드라이브 상단부 및/또는 상기 드릴 드라이브 하단부는 상기 가이드 튜브에 대하여 조정될 수 있는, 수중 드릴링 장치. The method of claim 2,
The drill drive top end and / or the drill drive bottom end adjustable relative to the guide tube. 제2항에 있어서,
상기 드릴 드라이브 상단부에 대하여 상기 드릴 드라이브 하단부를 이동시키는 축 방향의 액추에이터(axial actuator)가 제공되는, 수중 드릴링 장치. The method of claim 2,
Wherein an axial actuator is provided for moving the drill drive lower end with respect to the drill drive upper end. 제4항에 있어서,
상기 축 방향의 액추에이터는 적어도 하나의, 바람직하게 3개의, 유압 실린더를 포함하는, 수중 드릴링 장치. 5. The method of claim 4,
The axial actuator comprises at least one, preferably three, hydraulic cylinders. 제1항에 있어서,
상기 마운트에서 회전가능하고 축 방향으로 이동할 수 있도록 상기 가이드 튜브가 장착되고
상기 가이드 튜브를 회전시키는 로터리 드라이브(rotary drive)가 상기 작업 플랫폼에 설치되는, 수중 드릴링 장치. The method of claim 1,
The guide tube is mounted to be rotatable and axially movable on the mount
And a rotary drive for rotating the guide tube is installed on the work platform. 제6항에 있어서,
상기 로터리 드라이브는 상기 가이드 튜브를 클램프(clamp)하는 적어도 하나의 유압식으로 클램프하는 콜릿(hydraulically clampable collet)을 포함하며, 상기 콜릿은 적어도 하나의 수평 실린더에 대하여 회전할 수 있는, 수중 드릴링 장치. The method according to claim 6,
Wherein the rotary drive includes at least one hydraulically clampable collet for clamping the guide tube and wherein the collet is rotatable relative to at least one horizontal cylinder. 제1항에 있어서,
상기 가이드 튜브는 가이드 튜브의 하면에 절삭 수단(cutting means)을 포함하는, 수중 드릴링 장치. The method of claim 1,
Wherein the guide tube comprises cutting means on the underside of the guide tube. 제1항에 있어서,
상기 드릴 헤드 위의 상기 드릴 로드에 부하 플레이트(load plate)가 설치되는, 수중 드릴링 장치. The method of claim 1,
Wherein a load plate is mounted on the drill rod on the drill head. 특히 제1항에 따른 수중 드릴링 장치로, 해저면(bed of a water body)에 시추공을 형성하는 방법으로서,
가이드 튜브를 가지는 작업 플랫폼이 하강하여 해저면(bed of the water body)에 위치하고,
드릴 헤드를 가지는 드릴 로드가 상기 가이드 튜브에 설치되어 상기 가이드 튜브에서 축 방향으로 가이드되고, 그로 인하여 상기 드릴 로드가 드릴 드라이브에 의해 회전하게 구동되며,
시추공이 형성된 후, 상기 가이드 튜브를 가지는 작업 플랫폼이 해저면에서 제거되고 상승하는, 시추공을 형성하는 방법. In particular, with the underwater drilling device according to claim 1, a method for forming a borehole on the bed of a water body,
The work platform with the guide tube is lowered and placed on the bed of the water body,
A drill rod having a drill head is installed in the guide tube and guided axially in the guide tube, whereby the drill rod is driven to rotate by a drill drive,
After the borehole is formed, the working platform with the guide tube is removed from the seabed and rises. 제10항에 있어서,
상기 드릴 드라이브의 드릴 드라이브 상단부가 상기 가이드 튜브의 상단면에 고정되고,
드릴 드라이브 하단부가 상기 가이드 튜브의 안쪽의 적어도 하나의 선형 가이드를 따라 가이드되어 상기 드릴 로드와 함께 축 방향으로 이동하는, 시추공을 형성하는 방법. The method of claim 10,
The drill drive upper end of the drill drive is fixed to the upper end surface of the guide tube,
Wherein a lower end of the drill drive is guided along at least one linear guide on the inside of the guide tube and axially moves with the drill rod. 제11항에 있어서,
상기 드릴 드라이브 상단부 및 상기 드릴 드라이브 하단부 사이에 설치된 축 방향의 액추에이터(axial actuator)에 의해 상기 드릴 헤드의 가압력(pressing force)이 제어되는, 시추공을 형성하는 방법. The method of claim 11,
Wherein a pressing force of the drill head is controlled by an axial actuator provided between the drill drive upper end and the lower end of the drill drive. 제11항에 있어서,
시추 단계를 실행하기 위해 상기 드릴 드라이브 하단부가 상기 드릴 드라이브 상단부에 대하여 결정된 스트로크 거리만큼 바깥쪽으로 이동하며,
이어서 상기 가이드 튜브가 시추공 속으로 이동하고 상기 드릴 드라이브 하단부가 다시 상기 드릴 드라이브 상단부 안으로 이동해서 다음 시추 단계가 실시될 수 있는, 시추공을 형성하는 방법. The method of claim 11,
The drill drive lower end moves outward by a determined stroke distance relative to the drill drive upper end to perform a drilling step,
And then the guide tube is moved into the borehole and the lower end of the drill drive is moved back into the drill drive top portion so that the next drilling step can be carried out. 제10항에 있어서,
상기 드릴 로드는 인출식(telescopic)이거나 중간 요소(intermediate element)를 이용하여 신장되는, 시추공을 형성하는 방법. The method of claim 10,
Wherein the drill rod is telescopic or is elongated using an intermediate element. 제10항에 있어서,
상기 드릴 로드의 플러싱 채널(flushing channel)을 통해 시추공에서 굴착된 토양 물질(excavated earth material)을 제거하고 굴착된 토양 물질을 상기 드릴 드라이브 위로 배출하는, 시추공을 형성하는 방법. The method of claim 10,
Removing excavated earth material from the borehole through the flushing channel of the drill rod and discharging the excavated soil material onto the drill drive.
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